混杂纤维对水泥基复合材料的协同效应研究(3)
2005年，王成启[16]对不同尺寸混杂纤文混凝土的混杂效应机理作了分析，混凝土的破坏实质上就是裂缝产生、亚临界扩展和失稳扩展的过程。纤文会阻止混凝土中裂缝的扩展，增加混凝土基体的强度和断裂能。几何尺寸较小的纤文可桥接混凝土内部分布的微裂缝，并抑制这些微裂缝发展成宏观裂缝。随着混凝土变形的增加，微裂缝不断扩大成宏观裂缝，而此时几何尺寸较大的纤文对混凝土的裂缝扩展的阻止作用不是孤立的，一种几何尺寸纤文能提高混凝土的性能。同时，这种性能的提高又能增强另一种纤文作用的发挥，从而使混凝土具有一定的混杂效应，提高混凝土的强度和断裂能，同时作者还提出混杂增强效应系数的概念。
单一纤文混凝土有着自身的优点，但是低模量合成纤文混凝土由于模量低，变形大，乱向而松散地掺入混凝土中，对提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗折强度等很不显著，这些缺点限制了低模量合成纤文适用领域。近些年来，一些国内国外学者开始将目光投向混杂纤文混凝土，试图把具有不同性能和优点的纤文混杂，取长补短，在不同层次和受荷阶段发挥“正混杂效应”来增强混凝土，以适应不同工程的需要。大量的试验表明，单一纤文掺入水泥基材料中能够改善基体的韧性，但是由于每种纤文性能不同，在基体中，纤文也只是在一定程度上体现它的某些特性。如在混凝土这种多相、多层次的复合材料中，有微米级的CSH 凝胶，毫米级的砂子，厘米级的碎石，如果只是掺入单一纤文，对混凝土的改善也仅仅是在某个层次上，这样的改善是有限的，如果能在不同层次上对基体都能进行优化，改善基体的整体性能，那么就必须要求纤文具有不同层次的特性。
杨桂丽[17]提到在混凝土中掺入杜拉纤文和钢纤文，利用两种纤文的力学特点及材料特性的复合优势，可以有效地改善水泥与骨料的界面状况，约束混凝土内部裂缝的产生与发展，提高混凝土材料介质的连续性。这种纤文混凝土用在地下防水工程、道路与桥梁工程以及抗震结构中，具有广阔的发展应用前景。杜拉纤文最主要的效应是对混凝土早期塑性开裂的抑制作用，不仅可以阻止可目测的塑性裂缝的产生，还能有效抑制混凝土内部由于水化热、收缩、温差、自干燥等引起的微裂隙生成。在混凝土中掺入低掺量杜拉纤文并不能明显提高混凝土强度，也不能显示出作为纤文增强型复合材料的破坏特征。另一方面，掺量较大时，不利于混凝土振动密实，同时存在界面效应，对杜拉纤文混凝土性能不利。而钢纤文主要对裂缝扩展具有较好的抑制作用，同时可提高混凝土强度。因此，在低掺量杜拉纤文的基础上掺入一定量的钢纤文能够改善混凝土的裂缝扩展及裂缝分布模式。
1.3 钢纤文混凝土
钢纤文具有相对较高模量、高韧性的特点，对于超高强度混凝土起到较强的增强增韧作用。超高强度的钢纤文混凝土的强度和韧性与混凝土基体中的均匀无序并且乱向分布的钢纤文息息相关。在微观结构上，钢纤文的存在阻止了微裂纹的产生和扩展，在微裂纹合并发展成为宏观裂纹后，钢纤文能够抑制裂纹的扩展，从而起到增强和增韧的作用。钢纤文的尺寸对于混凝土的强度和韧性具有不同的影响，短钢纤文主要增强混凝土基体的强度，而长钢纤文主要增强混凝土基体的韧性。
本课题主要研究了不同尺寸3%体积分数的钢纤文混杂，对于混凝土基体的强度增加效果和韧性增加效果，主要使用6mm、13mm、20mm三种型号的钢纤文进行混杂试验。
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